Experimental assessment of Athabasca river cohesive sediment deposition dynamics.

• Main Authors: Droppo, Ian, Krishnappan, Bommmana, Trapp, Brian, Jaskot, Christina, Garcia Aragon, Juan Antonio
• Format: Article in Journal/Newspaper
• Language: English
• Published: IWA 2011
• Subjects: cohesive sediments; floc density; floc porosity; settling velocity; rotating annular flume; Athabasca River; Canada; Muskeg River; Lake Athabasca
• Online Access: http://hdl.handle.net/20.500.11799/58083

Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) originating from natural sources, and potentially from the Athabasca Oil Sands development, are of concern for the Athabasca River and Lake Athabasca delta ecosystems. In order to model the transport of fine sediments (and associated PAHs), it is important to describe the sediment dynamics within the river system. Flocs possess different settling characteristics compared to individual particles. A key aspect in modelling floc settling behaviour is the mathematical linkage of the floc density to floc size. In this paper, a rotating annular flume is used to determine the settling characteristics of Muskeg River (a tributary of the Athabasca River) sediments under different shear conditions. Simulations of the settling and flocculation behaviour of these sediments were used to calibrate a density vs. floc size model. A relationship of the parameters relating floc size and density with the fractal dimension F shows that as diameter increases flocs become weaker. Recommendations for the practical application of the model are further formulated in this paper. The deposition tests offer a quantitative measure of the relative amount of sediment that is likely to be transported through the river for given flow conditions. Para el rio Athabasca y los ecosistemas deltaicos del lago athabasca, los hidrocarburos Aromaticos policiclicos (HAPs) originados e fuentes naturales y potencialmente por los desarrollos de arenas bituminosas, son una amenaza. Para poder modelar el transporte de sedimentos finos (y HAPs asociados) es importante describir la dinámica de estos dentro del sistema. Los agregados (floculos) que se forman tiene caracteristicas de sedimentación diferentes a las partículas individuales. Un aspoecto importante para modelar la sedimentación de floculos es la relación matemática entre el tamaño de este y su densidad. En este articulo un canal rotatorio circular es usado para determinar las características de sedimentación de sedimentos del río Muskeg(un tributario del Athabasca) para diferentes condiciones de tasa de corte. Un modelo de densidad de los flóculos vs. tamaño de estos fue calibrado con las simulaciones de la sedimentación de esos sedimentos cohesivos. Una relación obtenida entre tamaño de flóculos, densidad y dimensión fractal F muestra que ha medida que su tamaño aumenta se vuelve mas frágil. Recomendaciones para la aplicación práctica del modelo se sugieren en el artículo. Los tests de deposito presentan una medida cuantitativa de la proporción de sedimentos que es posible que sea transportada por el río dada sus condiciones hidrodinámicas. Environment Canada, CONACYT